一种发光二极管芯片及发光二极管面板的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片及发光二极管面板。

背景技术：

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。芯片是LED中最重要的组成部分，广泛应用在户内和户外的显示屏上。从最先开始的电视机显示屏，发展到电脑显示屏，再发展到现在的手机显示屏，显示屏的尺寸逐渐减小，应用在显示屏上的LED芯片的尺寸也要相应减小，从而产生了尺寸大小达到微米级的微型发光二极管(英文简称：Micro LED)芯片。

Micro LED芯片一般采用垂直结构，实际应用时先在衬底上依次形成N型半导体层、发光层、P型半导体层和P型电极，再将P型电极转移到粘膜上，采用激光技术去除衬底，然后将N型半导体层固定连接在透明的N型电极板上，去除粘膜，最后将P型电极固定连接在控制电路板上即可。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

Micro LED芯片会向所有方向出射光线，但是其中只有N型电极侧出射的光线能够被有效地使用，从其它方向出射的光线都被白白浪费掉，造成出射光线的有效利用率较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术出射光线的有效利用率较低的问题，本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片及发光二极管面板。所述技术方案如下：

一方面，本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括叠层结构和P型电极，所述叠层结构包括依次层叠的N型半导体层、发光层、P型半导体层和导电层，所述P型电极设置在所述导电层上，所述发光二极管芯片还包括绝缘反射层，所述绝缘反射层设置在所述叠层结构的侧面的所有区域和背面的部分区域上，所述叠层结构的侧面为所述叠层结构中与所述叠层结构的层叠方向平行的表面，所述叠层结构的背面的部分区域为所述叠层结构中设置所述P型电极的表面上除所述P型电极所在区域之外的其它区域，所述P型电极和所述导电层中的一个中设有反射层。

可选地，所述绝缘反射层包括交替层叠的多个第一金属氧化物薄膜和多个第二金属氧化物薄膜，所述第一金属氧化物薄膜的材料的折射率与所述第二金属氧化物薄膜的材料的折射率不同，且第一金属氧化物薄膜的材料和第二金属氧化物薄膜的材料为绝缘材料。

优选地，所述第一金属氧化物薄膜的材料采用二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和五氧化二钽中的一种，所述第二金属氧化物薄膜的材料采用二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和五氧化二钽中的另一种。

优选地，所述第一金属氧化物薄膜的数量与所述第二金属氧化物薄膜的数量相同，所述第二金属氧化物薄膜的数量为2个～100个。

可选地，所述反射层包括依次层叠的金属反射层、金属粘附层和金属保护层。

优选地，所述金属反射层的材料采用银或铝，所述金属粘附层的材料采用钛或铬，所述金属保护层的材料采用铂、金或者钨。

优选地，所述金属反射层的厚度为50nm～1000nm，所述金属粘附层的厚度为0.1nm～1000nm，所述金属保护层的厚度为1nn～1000nm。

可选地，所述N型半导体层的表面具有多个凸块，各个所述凸块的高度小于所述N型半导体层的厚度。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种发光二极管面板，所述发光二极管面板包括控制电路板、透明的N型电极板和多个发光二极管芯片，各个所述发光二极管芯片包括叠层结构和P型电极，各个所述发光二极管芯片的叠层结构包括依次层叠的N型半导体层、发光层、P型半导体层和导电层，各个所述发光二极管芯片的P型电极设置同一个所述发光二极管芯片的导电层上，所述控制电路板和所述N型电极板相对设置，所述多个发光二极管芯片以阵列形式排列在所述控制电路板和所述N型电极板之间，且各个所述发光二极管芯片的 N型半导体层分别固定连接在N型电极板上，各个所述发光二极管芯片的P型电极分别固定连接在所述控制电路板上，各个所述发光二极管芯片还包括绝缘反射层，各个所述发光二极管芯片的绝缘反射层设置在同一个所述发光二极管芯片的叠层结构的侧面的所有区域和背面的部分区域上，所述叠层结构的侧面为所述叠层结构中与所述叠层结构的层叠方向平行的表面，所述叠层结构的背面的部分区域为所述叠层结构中设置所述P型电极的表面上除所述P型电极所在区域之外的其它区域，各个所述发光二极管芯片的P型电极和导电层中的一个中设有反射层。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在N型半导体层、发光层、P型半导体层和导电层组成的叠层结构的侧面的所有区域和背面的部分区域上设置绝缘反射层，同时在至少位于叠层结构的背面的其它区域的P型电极或者导电层中设置反射层，从而将射向叠层结构的侧面和背面的所有光线都反射回去，直到光线从叠层结构的正面射出，从而避免从叠层结构的侧面和背面射出的光线被白白浪费掉，使所有光线都从叠层结构的正面射出而被有效利用，大大提高了出射光线的有效利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的绝缘反射层的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的反射层的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的N型半导体层的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的一种发光二极管面板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片，参见图1，该发光二极管芯片包括叠层结构10和P型电极20，叠层结构10包括依次层叠的N型半导体层 11、发光层12、P型半导体层13和导电层14，P型电极20设置在导电层14上。

在本实施例中，该发光二极管芯片还包括绝缘反射层30，绝缘反射层30设置在叠层结构10的侧面的所有区域和背面的部分区域上；叠层结构10的侧面为叠层结构10中与叠层结构10的层叠方向平行的表面，叠层结构10的背面的部分区域为叠层结构10中设置P型电极20的表面上除P型电极20所在区域之外的其它区域。P型电极20和导电层14中的一个中设有反射层。

本实用新型实施例通过在N型半导体层、发光层、P型半导体层和导电层组成的叠层结构的侧面的所有区域和背面的部分区域上设置绝缘反射层，同时在至少位于叠层结构的背面的其它区域的P型电极或者导电层中设置反射层，从而将射向叠层结构的侧面和背面的所有光线都反射回去，直到光线从叠层结构的正面射出，从而避免从叠层结构的侧面和背面射出的光线被白白浪费掉，使所有光线都从叠层结构的正面射出而被有效利用，大大提高了出射光线的有效利用率。

可选地，如图2所示，绝缘反射层30可以包括交替层叠的多个第一金属氧化物薄膜31和多个第二金属氧化物薄膜32，第一金属氧化物薄膜31的材料的折射率与第二金属氧化物薄膜32的材料的折射率不同，且第一金属氧化物薄膜的材料和第二金属氧化物薄膜的材料为绝缘材料。

通过两种折射率不同的绝缘材料形成的金属氧化物薄膜交替层叠形成分散式布拉格反射镜(英文：Distributed Bragg Reflectors，简称：DBR)，可以有效实现对光线的反射。

优选地，第一金属氧化物薄膜31的材料可以采用二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、二氧化铪(HfO2)和五氧化二钽(Ta2O5)中的一种，第二金属氧化物薄膜32的材料可以采用二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和五氧化二钽中的另一种。

其中，二氧化钛、二氧化硅、二氧化铪和五氧化二钽均为绝缘材料，可以有效避免覆盖在叠层结构上时导致叠层结构漏电。

例如，当第一金属氧化物薄膜31的材料采用二氧化钛时，第二金属氧化物薄膜32的材料可以采用二氧化硅，也可以采用二氧化铪，还可以采用五氧化二钽。又如，当第一金属氧化物薄膜31的材料采用二氧化硅时，第二金属氧化物薄膜32的材料可以采用二氧化钛，也可以采用二氧化铪，还可以采用五氧化二钽。

在实际应用中，可以选择折射率相差最大的两种材料制作第一金属氧化物薄膜和第二金属氧化物薄膜，以达到最佳的反射效果。

优选地，第一金属氧化物薄膜31的数量与第二金属氧化物薄膜32的的数量相同，第二金属氧化物薄膜的数量可以为2个～100个。

更优选地，第二金属氧化物薄膜的数量可以为14个～36个。

一般情况下，第一金属氧化物薄膜和第二金属氧化物薄膜的数量越多，绝缘反射层的反射效果越好；但当第一金属氧化物薄膜和第二金属氧化物薄膜的数量达到一定时，绝缘反射层的反射效果变化很小，此时继续增加第一金属氧化物薄膜和第二金属氧化物薄膜的数量，只会增加工艺步骤，加大实现难度，提高加工成本，因此第一金属氧化物薄膜和第二金属氧化物薄膜的数量之和需要限定在一定的范围内。在本实施例中，第一金属氧化物薄膜的数量为14个～36 个，第二金属氧化物薄膜的数量与第一金属氧化物薄膜的数量相同，既能达到较佳的反射效果，也能尽量减少工艺步骤，控制加工成本。

可选地，参见图3，反射层40可以包括依次层叠的金属反射层41、金属粘附层42和金属保护层43。

其中，金属反射层设置在底层，可以与绝缘反射层一起，有效减少除所需方向之外其它方向的出光。同时由于金属反射层采用的金属材料通常性质不够稳定，因此本实施例通过在金属反射层上设置金属保护层，以有效防止金属反射层扩散。又由于金属反射层和金属保护层之间的连接通常不牢固，因此本实施例通过在金属反射层和金属保护层之间设置金属粘附层，以将减少反射层和金属保护层牢牢连接在一起。金属反射层、金属粘附层和金属保护层相互配合，从而实现对出射光线的长久反射。

优选地，金属反射层41的材料可以采用银(Ag)或铝(Al)，金属粘附层 42的材料可以采用钛(Ti)或铬(Cr)，金属保护层43的材料可以采用铂(Pt)、金(Au)或者钨(W)。

其中，银和铝为折射率为较高的金属材料，可以有效实现对光线的反射；钛和铬为粘性较强的金属材料，可以有效实现金属反射层和金属保护层之间的牢固连接；铂或者钨的性质较为稳定，可以有效防止金属反射层的扩散，提高绝缘反射层的稳定性。

优选地，金属反射层41的厚度可以为50nm～500nm，金属粘附层42的厚度可以为0.1nm～1000nm，金属保护层43的厚度可以为1nm～1000nm。

如前所述，金属反射层、金属粘附层和金属保护层是相互配合的，若金属反射层的厚度小于50nm，或者金属粘附层的厚度小于0.1nm，又或者金属保护层的厚度小于1nm，则可能造成反射层的反射效果无法持续实现；同时若金属反射层的厚度大于500nm，或者金属粘附层的厚度大于1000nm，又或者金属保护层的厚度大于1000nm，虽然可以保证反射层反射效果的持续实现，但是会造成材料的浪费，白白增加加工成本。

在本实施例的一种实现方式中，当反射层40设置在P型电极20中时，导电层14的材料可以采用透明且导电的金属氧化物薄膜。

可选地，导电层14的材料可以为氧化铟锡(英文：Indium Tin Oxides，简称：ITO)、铝掺杂的氧化锌透明导电玻璃(英文简称：AZO)、镓掺杂的氧化锌透明导电玻璃(英文简称：GZO)、铟镓锌氧化物(英文:Indium Gallium Zinc Oxide，简称：IGZO)、氧化锌中的一种。

具体地，导电层14中金属氧化物薄膜的厚度可以为1nm～1000nm。

在本实施例的另一种实现方式中，当反射层40设置在导电层14中时，P型电极20可以包括依次层叠的粘附层和电极层。

其中，粘附层用于将P型电极20固定在导电层14上，电极层用于实现电流的注入。

可选地，粘附层的材料可以为铬，电极层的材料可以为镍、铂、金中的一种或多种。其中，当电极层的材料为多种时，各种材料形成的子层依次层叠形成电极层。

由于铬的粘附性较好，因此可以将P型电极牢牢固定在导电层上；镍、铂、金的导电性和稳定性均较好，不容易氧化，在实现电流的有效注入的情况下，可以延长芯片的使用寿命。

具体地，P型电极20的厚度可以为100nm～10000nm。

可选地，参见图4，N型半导体层11的表面可以具有多个凸块11a，各个凸块11a的高度小于N型半导体层11的厚度。通过粗化N型半导体层的表面，可以改变出射光线与交界面的夹角，减少全反射的情况发生，提高出光效率。

优选地，多个凸块11a可以以阵列形式排列在N型半导体层11的表面上，从而均匀提高出光效率。

优选地，各个凸块11a的高度可以为0.5μm～3μm。

在实际应用中，多个凸块可以为圆锥、圆柱、棱锥或者棱柱，本实用新型对此不作限制。

具体地，N型半导体层的材料可以为N型掺杂的氮化镓，发光层可以包括交替层叠的多个量子阱和多个量子垒，量子阱的材料可以为铟镓氮，量子垒的材料可以为氮化镓，P型半导体层的材料可以为P型掺杂的氮化镓。

更具体地，N型半导体层的厚度可以为1μm～5μm，N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸cm^-3～10¹⁹cm^-3；量子阱的厚度可以为2nm～9nm，量子垒的厚度可以为9nm～20nm，量子垒层的数量与量子阱层的数量相同，量子阱层的数量可以为5个～15个；P型半导体层的厚度可以为10nm～500nm，P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种发光二极管面板，参见图5，该发光二极管面板包括控制电路板100、透明的N型电极板200和多个发光二极管芯片300。各个发光二极管芯片300包括叠层结构10和P型电极20，各个发光二极管芯片 300的叠层结构包括依次层叠的N型半导体层11、发光层12、P型半导体层13 和导电层14，各个发光二极管芯片300的P型电极20设置同一个发光二极管芯片300的导电层14上。控制电路板100和N型电极板200相对设置，多个发光二极管芯片300以阵列形式排列在控制电路板100和N型电极板200之间，且各个发光二极管芯片300的N型半导体层11分别固定连接在N型电极板200 上，各个发光二极管芯片300的P型电极20分别固定连接在控制电路板100上。

在本实施例中，各个发光二极管芯片300还包括绝缘反射层30，各个发光二极管芯片300的绝缘反射层30设置在同一个发光二极管芯片300的叠层结构 10的侧面的所有区域和背面的部分区域上，叠层结构10的侧面为叠层结构10 中与叠层结构10的层叠方向平行的表面，叠层结构10的背面的部分区域为叠层结构10中设置P型电极20的表面上除P型电极20所在区域之外的其它区域，各个发光二极管芯片300的P型电极20和导电层14中的一个中设有反射层。

具体地，各个发光二极管芯片300可以与实施例一提供的发光二极管芯片相同，在此不再详述。

本实用新型实施例通过在N型半导体层、发光层、P型半导体层和导电层组成的叠层结构的侧面的所有区域和背面的部分区域上设置绝缘反射层，同时在至少位于叠层结构的背面的其它区域的P型电极或者导电层中设置反射层，从而将射向叠层结构的侧面和背面的所有光线都反射回去，直到光线从叠层结构的正面射出，从而避免从叠层结构的侧面和背面射出的光线被白白浪费掉，使所有光线都从叠层结构的正面射出而被有效利用，大大提高了出射光线的有效利用率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。